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1、第9章 未来功能高分子材料,未来功能高分子材料,信息传递高分子,储能高分子,智能超分子材料,仿生命功能高分子材料,复合高分子智能材料,9.1 信息传递功能高分子材料,为了开发信息传递高分子，为了开发智能材料，使其具有软件功能，人们研究了材料不同层次的结构,通过信息的开发和应用新的合成技术，我们将能得到非常有用的人工合成的传递高级信息的大分子。 未来材料从高分子材料开始的复合功能材料和智能材料设计见图,9.2 储能高分子材料 储能在国家能源工业生产中占有极其重要的地位，新储能材料(介质)的开发利用是一个十分重要的领域,9.2.1 相变储能材料的种类,9.2.2 相变储能技术的应用,无机材料,有机
2、材料,混合相变材料,高温,中温,低温,固-液相变储能,固-固相变储能,化学组成,温度范围,相态的变化,航天器仪器恒温及动力供应 建筑方面 现代农业 电力调峰 纺织行业 电子行业 太阳能池 其他应用,9.3 智能超分子体,一般超分子(化合物)是较弱的原子间相互作用形成的分子装配体，其间无共价键合 随着配位化学的发展，以较弱原子间相互作用装配的一些超分子体系是以分子住处为基础，具有分子识别能力，由此产生了与分子信号的发生、处理、变换和检测相关的智能超分子体系 组元在一定条件下自发进行，形成具有一定功能的智能超分子结构,LB薄膜 LB薄膜的全称是Langmuir Blodgett薄膜,是将具有二嗜性
3、(嗜水、嗜油)的有机分子溶解在挥发性强的有机溶剂如氯仿、甲苯等中，将这种溶剂在水面上铺展开，待溶剂挥发后，在水面上形成悬浮的单分子膜 LB膜是依靠成膜分子自身的自组装能力，达到高度有序的分子紧密排列，最后转移到基片上，是第一个在实验室里实现分子有序组装的技术,组元的自组装，不仅需要组元藉配位键结合，更需要信息,自组装膜中分子成键有序排列，缺陷少，是结晶态，对膜的实际应用有重要意义,分子组装 分子自组装与材料的微细结构 利用生物分子的自组装技术以设计和制备自组装纳米级微结构，用于研究和开发灵巧复合材料,分子自组装是各种复杂生物结构形成的基础 组装超分子的结构和功能与贮存于组元中的分子信息及 它所
4、带有的活性基因有关,9.4 仿生科学与生命高分子材料,9.4.1 生物材料的多级有序结构 生物材料一般具有极其复杂的内部结构和整体多样性 主要构成成分是水、核苷酸(种)、氨基酸(20种)、多糖和生物矿物等，而且他们在空间上具有分层、有序的结构。这种结构使得它们具有一些非常好的性能。,9.4.2 高分子水凝胶智能材料 主要的应用有:,仿细胞膜结构,生物相容性及细胞活 性高分子材料,生物矿化和仿生矿化过程 中有机高分子的作用,纤维增强复合材料,9.4.3 结构仿生 结构仿生以工程力学原理为基础，研究生物体不同结构层次(微观、细观、宏观)的形态以获得灵感，进而对材料、结构、系统进行仿生模拟，提高工程
5、结构效率 9.4.4 酶和蛋白质活性控制 酶和蛋白持是生物体内具有特殊功能的最小分子单元，二者在生物体内参与的多种化学反应以其高效、高选择性和低能耗为特征,利用蛋白质杂化，可由外部刺激人为控制酶和蛋白质的活力，以开发纳米尺寸的有独立功能的纳米机械。 以刺激响应凝胶将酶固定，可控制酶的活性 9.4.5 脂质膜味觉传感器 味物质与脂质膜作用会影响电位 数据由计算机贮存，以进行必要的处理,9.5 功能高分子设计与智能高分子材料的开发,9.5.1功能高分子设计 为了某种目的所考虑的原材料组合方法则叫做设计,开发功能性高分子材料的流程图,未来材料设计的程序，首先是分析输人的要求项目(包括需求情况)，挑选规格参数和选定的候选材料，然后参阅科技情报信息文献，同时加入自己的观点和聪明才智，再开始实验，评价成果。直到取得满意结果以前，都要耐心反复思考、实验和评价,材料设计系统实例,9.5.2未来材料应用,未来材料是指那些新近发展或正在发展的具有优异性能或特殊性能的、代表现代新技术动向并能满足未来需要的材料,数字化作战服“眼明脑灵”,救生作战服“救急先锋”,超级生存作战服“质比钢坚”,防疫作战服“蚊虫难侵”,主要应用在,
